[发明专利]基于线性调频超声波的测距方法、系统及介质

说明书

本发明公开了一种基于线性调频超声波的测距方法、系统及介质，包括以下步骤：定时发射第一线性调频超声波信号，并同步将第一线性调频超声波信号转换为第一脉冲信号；保存第一脉冲信号中第一目标电平的脉宽，并保存第一目标电平上升沿或下降沿的时间；接收第二线性调频超声波信号，将第二线性调频超声波信号转换为第二脉冲信号；获取第二脉冲信号中的第二目标电平的脉宽，若存在与第二目标电平的脉宽相同的第一目标电平，根据脉宽相同的第一目标电平和第二目标电平对应的上升沿或下降沿的时间计算渡越时间，然后根据渡越时间和当前温度下的声速计算当前距离。本发明克服了现有技术中测量精度的不高的缺点并且降低了计算复杂度。

技术领域

本发明涉及超声波测距领域，尤其涉及一种基于线性调频超声波的测距方法、系统及介质。

背景技术

超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。目前利用超声波测距的方法有以下几种：

1、发出若干个超声波脉冲后，等待并接受这些脉冲，然后计算超声波发射及接收时间差，再根据声速已知计算出被测物体的距离。此种方法一般采用固定频率的超声波脉冲，并且由于发送所有脉冲以及接收所有脉冲均需要一段时间，很难准确检测到第一个超声回波，因此测量误差较大，一般适用于对于精度要求不高或者测量距离较远的场合。

2、使用线性调频超声波测距，即发出的超声波频率随时间变化，因此将超声波的接收信号匹配对应频率的发出信号，并计算这两个信号的时间差就可以确定被测物体的距离，适用于对精度要求较高的场合，但是目前一般是利用傅里叶分析来估计超声波频率。而由于傅里叶变换频率分辨精度受样本宽度限制，样本越多超声波滤波器就要求越宽，因此分辨率也难以提高。同时由于傅里叶分析的计算复杂度较高，对于硬件设备提出了较高的要求，从而增加了成本。

专利CN104678398A提出了一种超声波测距方法，以预设的时间间隔依次向地面发射n个超声波脉冲，n个超声波脉冲的频率按照预设的频率步长依次递增或递减，依次接收由地面反射的所述n个超声波脉冲，并当每次接收到超声波脉冲时，根据第n个脉冲的发射时刻和接收时刻来计算相应的测距时间△Tn，以提高超声波测距的速度和精度。该方案只是以整个波形周期作为分辨率来确定时间，无法识别一个超声波周期内任意点的时刻，精度有进一步提升的空间。同时，该方案对于脉冲频率的计算仍然是采用傅里叶变换，计算复杂度较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种基于线性调频超声波的测距方法、系统及介质，将所发出以及接收的线性调频超声波信号转换为脉冲信号，并且匹配两个脉冲信号中脉宽和相位相同的位置，从而得到更加精确的测距结果，并且具有较小的计算复杂度。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种基于线性调频超声波的测距方法，包括以下步骤：

生成连续的第一线性调频超声波信号，定时发射所述第一线性调频超声波信号，并同步将所述第一线性调频超声波信号转换为第一脉冲信号；

保存所述第一脉冲信号中第一目标电平的脉宽，并保存第一目标电平对应的上升沿或下降沿的时间；

接收连续的第二线性调频超声波信号，将所述第二线性调频超声波信号转换为第二脉冲信号；

获取所述第二脉冲信号中的第二目标电平的脉宽，若存在与第二目标电平的脉宽相同的第一目标电平，根据脉宽相同的第一目标电平和第二目标电平对应的上升沿或下降沿的时间计算渡越时间，然后根据渡越时间和当前温度下的声速计算当前距离。